【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属表面处理，尤其涉及汽车防撞梁表面处理，具体涉及一种铝合金表面激光合金化层及其制备方法与应用。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、随着汽车保有量的不断增加，汽车产品逐渐成为人们生活中的一部分。汽车数量的激增环境保护及安全问题日益突出，汽车轻量化的设计也越来越受到重视。随着汽车轻量化技术的发展，越来越多的汽车零部件减重要求被提上日程，不仅在内饰、车门、前围、座椅等部位采用了改性塑料材质，甚至在汽车油箱、尾门及保险杠上使用改性塑料。对于汽车防撞梁而言，在保证安全性能、降低其重量的同时，需要提高结构性能并且有效吸收冲击能量，减少乘员舱及车身结构的损坏的要求，这给业内人士对防撞梁的结构设计提出富有挑战性的课题。
3、铝合金在保持纯铝质轻、耐蚀性好等优点的同时还能够具有较高的强度。目前多种铝合金用于制备汽车防撞梁，如6000系铝合金挤压制品以其密度小、比强度和比刚度高、弹性性能与抗冲击性能好等特点，广泛用作汽车吸能构件(如汽车防撞梁)；7000系(a1-zn-mg系)铝合金也被称为超硬铝，属于高强度铝合金，广泛用于汽车保险杠和车门防撞梁等安全结构件。但是大部分轻量化材料的强度不高，铝合金在大规模量产过程中存在重量过大、易生锈、减震效果不佳以及需要更高的制造成本等负面问题，这些问题难以被根治，且负面效果远远高于正面收益。因此迫切需要开发具有高强、高韧的耐碰撞的铝合
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种铝合金表面激光合金化层及其制备方法与应用，本专利技术提供的铝合金表面激光合金化层能够在提高铝合金强度、韧性的同时不影响其轻量化，可用于制备汽车的合金化铝合金防撞梁，制得的防撞梁具有优异的耐磨性、强韧性和更长的使用寿命，且工艺简单，成本低廉，节省材料，适合批量生产，具有显著的经济效益。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
3、本专利技术的第一个方面，提供一种铝合金表面激光合金化层，其以铝合金为基体材料，以镍钛合金粉末和石墨相氮化碳(g-c3n4)粉末作为涂层材料涂覆于基体上，通过激光合金化制得，涂层材料中，石墨相氮化碳粉末的用量为镍钛合金粉末的1.5～2.5％。
4、在本专利技术的一些实施例中，所述镍钛合金粉的粒度为60～125μm；
5、所述石墨相氮化碳粉末的粒度为1～10μm。
6、在本专利技术的一些实施例中，所述铝合金表面激光合金化层的厚度为0.25～1.0mm。
7、本专利技术的第二个方面，提供一种上述的铝合金表面激光合金化层的制备方法，包括如下步骤：
8、将基体材料铣削、清洗并烘干后待用；
9、将镍钛合金粉末和石墨相氮化碳粉末混合后球磨，得到研磨好的复合粉末；
10、将所述复合粉末置于基体表面，然后对基体表面进行激光合金化处理，得到铝合金表面激光合金化层。
11、在本专利技术的一些实施例中，所述铣削、清洗并烘干具体方法为：将基体材料的工作表面铣削0.15～0.25mm，采用无水乙醇清洗干净，然后对基体表面进行烘干处理。
12、在本专利技术的一些实施例中，所述球磨，球料体积比为2.5～3.5:1，球磨时间为6～12h。
13、在本专利技术的一些实施例中，将所述复合粉末通过同轴送粉输送到处理好的待合金化的基体材料表面。
14、在本专利技术的一些实施例中，所述激光合金化的工艺参数为：激光功率为3.5～4.0kw，矩形光斑为2×14mm，搭接率为10～30％，扫描速度为550～700mm/min，保护气体为氩气，送粉速度为1.5～4.5g/s，送粉气流量为7.5～8.5l/min。
15、在本专利技术的一些实施例中，激光合金化处理完毕后，对所得激光合金化层进行打磨抛光，磨削量为0.1～0.2mm；检查打磨抛光后的激光合金化层的表面状况；存在缺陷的激光合金化层表面进行局部打磨处理，局部重新进行激光合金化。
16、本专利技术的第三个方面，提供一种上述的铝合金表面激光合金化层或上述的制备方法制得的铝合金表面激光合金化层在增强铝合金基体耐磨性、强韧性以及碰撞吸能特性中的应用。
17、在本专利技术的一些实施例中，所述铝合金基体材料为汽车铝合金防撞梁。
18、本专利技术的有益效果为：
19、本专利技术提供了一种铝合金表面激光合金化层，通过在镍钛合金金属粉末中加入g-c3n4粉末，在激光合金化快速冷却过程中，难熔金属或陶瓷相作为异质形核的核心，使制备的涂层得到细晶强化，从而提高涂层的强韧性，在保持涂层高硬度的同时不产生裂纹问题。本专利技术制备的铝合金表面激光合金化层晶粒细化明显，达到了细晶强化的目的，保证涂层在具有高硬度的同时具有高韧性，从而可大大提高铝合金的耐碰撞性能，进而提高铝合金防撞梁在复杂工况下的使用寿命。
20、本专利技术以铝合金防撞梁轻量化强度优化设计对象，通过运用激光合金化技术在铝合金防撞梁表面制备激光合金化强化涂层，利用激光合金化技术加热及冷却速度极快的特点，能够使表面极薄的高性能合金化粉末与铝合金防撞梁基材表面快速冶金反应，使制得的铝合金防撞梁激光合金化层组织细化，显著提高了铝合金防撞梁的耐磨损、强韧性性能，延长了其使用寿命。激光合金化粉末采用镍钛合金和氮化碳复合粉末，利用两者的协同作用，能够满足对合金防撞梁的耐磨损、强韧性性能使用要求，使用寿命能够达到未激光合金化新品铝合金防撞梁的一倍以上，实现了弥散强化、硬质相强化的综合。
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1.一种铝合金表面激光合金化层，其特征在于，其以铝合金为基体材料，以镍钛合金粉末和石墨相氮化碳粉末作为涂层材料涂覆于基体上，通过激光合金化制得，涂层材料中，石墨相氮化碳粉末的用量为镍钛合金粉末的1.5～2.5％。
2.如权利要求1所述的铝合金表面激光合金化层，其特征在于，所述镍钛合金粉的粒度为60～125μm；
3.如权利要求1所述的铝合金表面激光合金化层，其特征在于，所述铝合金表面激光合金化层的厚度为0.25～1.0mm。
4.一种权利要求1-3任一所述的铝合金表面激光合金化层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的铝合金表面激光合金化层的制备方法，其特征在于，所述铣削、清洗并烘干具体方法为：将基体材料的工作表面铣削0.15～0.25mm，采用无水乙醇清洗干净，然后对基体表面进行烘干处理。
6.如权利要求4所述的铝合金表面激光合金化层的制备方法，其特征在于，所述球磨，球料体积比为2.5～3.5:1，球磨时间为6～12h。
7.如权利要求4所述的铝合金表面激光合金化层的制备方法，其特征在
8.如权利要求4所述的铝合金表面激光合金化层的制备方法，其特征在于，所述激光合金化的工艺参数为：激光功率为3.5～4.0KW，矩形光斑为2×14mm，搭接率为10～30％，扫描速度为550～700mm/min，保护气体为氩气，送粉速度为1.5～4.5g/s，送粉气流量为7.5～8.5L/min。
9.如权利要求4所述的铝合金表面激光合金化层的制备方法，其特征在于，激光合金化处理完毕后，对所得激光合金化层进行打磨抛光，磨削量为0.1～0.2mm；检查打磨抛光后的激光合金化层的表面状况；存在缺陷的激光合金化层表面进行局部打磨处理，局部重新进行激光合金化。
10.权利要求1-3任一所述的铝合金表面激光合金化层或权利要求4-9任一所述的制备方法制得的铝合金表面激光合金化层在增强铝合金基体耐磨性、强韧性以及碰撞吸能特性中的应用；
...【技术特征摘要】
1.一种铝合金表面激光合金化层，其特征在于，其以铝合金为基体材料，以镍钛合金粉末和石墨相氮化碳粉末作为涂层材料涂覆于基体上，通过激光合金化制得，涂层材料中，石墨相氮化碳粉末的用量为镍钛合金粉末的1.5～2.5％。
2.如权利要求1所述的铝合金表面激光合金化层，其特征在于，所述镍钛合金粉的粒度为60～125μm；
3.如权利要求1所述的铝合金表面激光合金化层，其特征在于，所述铝合金表面激光合金化层的厚度为0.25～1.0mm。
4.一种权利要求1-3任一所述的铝合金表面激光合金化层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的铝合金表面激光合金化层的制备方法，其特征在于，所述铣削、清洗并烘干具体方法为：将基体材料的工作表面铣削0.15～0.25mm，采用无水乙醇清洗干净，然后对基体表面进行烘干处理。
6.如权利要求4所述的铝合金表面激光合金化层的制备方法，其特征在于，所述球磨，球料体积比为2.5～3.5:1，球磨时间为6～12h...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈孟琴，卢晓峰，刘芳芳，王梅，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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